9 tips voor impedantiecontrole bij snel digitaal PCB-ontwerp

De basisfactoren van impedantieregeling begrijpen

Verbindingsdraden in de printplaten hebben meer dan één functie. Naast stroom hebben ze ook een rol in de signaaltransmissielijnen. De multifunctionaliteit helpt bij het maximaliseren van de output van kleine formaten en digitalisering.

Het is cruciaal om de reflectie van signaaloverdracht in PCB's te voorkomen. Impedantieregeling, uitlijning en aanpassing van de impedantie kan transmissieverlies in circuits verminderen. Impedantie is een kenmerkende eigenschap onder AC-circuits. Het is de weerstand die parallelle lussen en stroomvlakken bieden aan de stroom van AC.

Verschillende redenen kunnen de karakteristieke impedantie van uw PCB-ontwerp beïnvloeden. Veel fouten komen voort uit defecte transmissielijnen.

Karakteristieke impedantie kan ook variëren als gevolg van andere oorzaken. Mogelijke factoren zijn:

1. Circuitspoordikte.

2. Prepreg rond het circuit trace Diëlektrische waarden.

3. De dikte van de isolator speelt ook een rol.

Kies de juiste diëlektrica

Diëlektrische constante kan de karakteristieke impedantie in grote mate beïnvloeden. Het is noodzakelijk om de hoeveelheid gecontroleerde impedantie van uw PCB-ontwerp te berekenen. De karakteristieke impedantie is evenredig met de breedte van het diëlektrische materiaal. Hoe groter de breedte van het isolerende diëlektricum, hoe hoger de impedantiewaarde.

Fabrikanten gebruiken diëlektrica in PCB-circuits voor isolatiedoeleinden. Een ingrediënt in substraatplaten - kies uit een groot aantal componentmaterialen. De populaire zijn FR-4- een glasvezel-epoxylaminaat. Het is ook vlambestendig - een nuttige eigenschap voor het geval de PCB's oververhit raken. Op basis van uw ontwerp kunt u ook kiezen voor flexibele FLEX-materialen.

De diëlektrische constante is variabel over de frequentie. Kies materialen met een consistente, constante waarde door een breed scala aan frequenties. Ze zijn geschikt voor hoogfrequente toepassingen van uw printplaat.

Voorkom kruisende sporen over gespleten vlakken

Experts stellen voor om de hogesnelheids-/frequentiesignalen over een grondreferentievlak te leiden. Zorg ervoor dat u te allen tijde traceringsbedrading over gesplitste vlakken vermijdt. De enige uitzondering is als u de gecontroleerde impedantie wilt verhogen.

Er zijn verschillende negatieve aspecten van het kruisen van sporen over gespleten vlakken. Sommigen van hen omvatten:

1. Signaaltransmissievertraging door serie-inductantie.

2. Signaalverstoring en interferentie.

3. Een afname van de signaalintegriteit.

Een alternatief voor cross-tracing is het gebruik van stikcondensatoren over gesplitste vlakken. Ze bieden een goed retourpad voor de stroom. Het leidt tot een vermindering van het huidige lusgebied. Op deze manier kunt u de gewenste impedantieregeling hebben.

Bewaar altijd een referentiegrondvlak

We moeten naar het grondpad verwijzen als een retourpad voor wisselstroom. Het grootste deel van het gebied dat niet wordt ingenomen door circuitsporen, vormt het referentiegrondvlak. Het grote oppervlak maakt terugkeer van grote stromen mogelijk zonder een significante spanningsval. Voor PCB's die op radiofrequentieniveaus werken, vermindert het grondvlak signaalstoringen. Het vermindert ook interferentie door aardlussen.

Het grondvlak is ook essentieel voor impedantiecontrole. Verder voorkomt het overspraak tussen 2 naast elkaar gelegen circuitsporen. Het voorkomt ook een aanzienlijke spanningsval tijdens de toestandsverandering van het circuit. Voedingen of aardsporen met een hoge impedantie kunnen een grondstuit veroorzaken.

Het verstoort de functies van andere circuitcomponenten. Het grote oppervlak van de referentiegrond heeft minder impedantie. Hierdoor veroorzaken de stroompulsen minder schade.

Weet over de pre-preg-beperkingen

De prepreg (afkorting van voorgeïmpregneerd) vindt zijn toepassingen bij het samensmelten van geëtste kernen. De andere toepassing is het bevestigen van een koperdraad aan de basis. De versterkende component kan verschillende samenstellende materialen hebben. Over het algemeen bestaat het meestal uit glasvezel en een harsmateriaal op epoxybasis. Door de twee lagen bij hoge temperaturen te persen, ontstaat de vereiste dikte.

Experts raden aan om maximaal drie verschillende soorten prepreg te gebruiken tijdens een core-stack-up. Elke laag moet minder dan 10 millimeter zijn om variatie in dikte te voorkomen.

Vermijd prepregs met een laag harsgehalte. Ze kunnen leiden tot uithongering van de hars tijdens het lamineren. De planken moeten een symmetrisch ontwerp hebben. Voor een grotere impedantieregeling is uniformiteit van de diëlektrische constante nodig. Een grotere consistentie is ook wenselijk.

Bovendien variëren diëlektrische constanten in prepreg gefuseerde materialen. Ze verschillen meestal van de originele kernmaterialen. Kies voor prepreg-materialen die vergelijkbaar zijn met Copper's CTE (Coefficient of Thermal Expansion).

Grootte impedantiecontrolesporen

Traces zijn nuttig bij het bepalen van de gecontroleerde impedantie van uw high-speed printplaat. Bereken de impedantieregeling met behulp van de spoorafmetingen. De vier metingen die nodig zijn voor deze berekening zijn:

● H:Hoogte van het spoor.

● Er:diëlektrische waarde.

● T:Dikte van het bewijs.

● W:Breedte van het bewijs.

Trace Impedantie varieert met een verandering in elk van de volgende eenheden. Het is dus essentieel om deze afmetingen vooraf vast te stellen. Een drastisch verschil in spoorbreedte kan leiden tot foutieve verbindingen. In extreme gevallen kan het de printplaat beschadigen. Vermijd gestandaardiseerde spoorafmetingen. Ze kunnen wel of niet werken volgens uw PCB-ontwerp.

Gebruik een veilige impedantiecalculator

Het berekenen van het impedantieniveau is cruciaal in verschillende fasen. Het is vooral nodig tijdens de PCB-ontwerpfase. Zoek de waarde van de gecontroleerde impedantie in uw PCB-ontwerp. Daarna kunt u beslissen over wijzigingen of het geaccepteerde tolerantieniveau.

Het grootste probleem is de berekening zelf. De impedantiewaardevergelijking omvat een reeks vermoeiende complexe vergelijkingen. Afgezien van de afmetingen, hebt u ook de waarden van diëlektrische constanten nodig. U zou nauwkeurige logaritmische waarden, waarden van functies en nog veel meer moeten weten. Het is ook niet mogelijk om altijd een wetenschappelijke rekenmachine in de buurt te hebben.

Online opties voor het berekenen van impedantie zijn tegenwoordig beschikbaar. Verschillende sites doen het rekengedeelte voor je. Presenteer de spoorafmetingen en de waarde van de diëlektrische constante. U heeft binnen de kortste keren de impedantiewaarde.

Een goede PCB-ontwerptool is essentieel

Met de technologische vooruitgang zijn er nu veel hulpopties beschikbaar. Tools en software voor PCB-ontwerp waren een paar decennia geleden nog ongehoord. Sommige hebben zelfs geïntegreerde componenten voor materiaalkostenramingen. Probeer een van de verschillende beschikbare opties uit en kies een favoriet.

PCB-ontwerpers proberen hun favoriet onder Altium Designer, PowerPCB, ORCAD, Autodesk Eagle. Andere opties zijn KiCAD EDA, Solidworks PCB en nog veel meer. Elk heeft een paar voor- en nadelen. Overweeg de compatibiliteit met uw huidige systeem voordat u het aanschaft.

Voer een signaalintegriteitsanalyse uit

Het is logisch om een ​​signaalintegriteitsanalyse uit te voeren voordat u uw bestelling plaatst. De procedure is ook logisch als u de printplaten zelf vervaardigt.

Het opsporen van mogelijke fouten in de testfase is de juiste manier om kosten te besparen. Het voorkomt ook redundantie, verspilling van componentmaterialen, testen en falen. U kunt zien of de impedantiecontroleniveaus overeenkomen met uw gewenste doel. Stel de fabrikant voor over de acceptabele tolerantieniveaus van de PCB-werkorder.

Samenvatting

We hopen dat u nu op de hoogte bent van de methoden om de impedantiecontrole van uw printplaatontwerpen te waarborgen. Overweeg de potentiële diëlektrische materialen en spoorafmetingen in de ontwerpfase van de PCB.

Het voorkomen van het kruisen van sporen over de gespleten vlakken is een uitstekende ontwerppraktijk. Hetzelfde geldt ook voor het bijhouden van een referentiegrondvlak. Deze praktijken zijn gunstig op de lange termijn.

1. Probeer het gebruik van meer dan drie verschillende prepregs in stapel te vermijden.

2. Er is een groot aantal tools en software beschikbaar.

3. Gebruik alles wat nodig is om het best gewenste resultaat te krijgen.

4. Controleer de integriteit van het signaal voordat u de definitieve bestelling plaatst.

Bij Wiring hebben we de technische expertise en ervaring in huis. U zult genieten van onze state-of-the-art setup voor PCB-productie. En ons vermogen om naar behoefte aanpasbare PCB-oplossingen te leveren. Praat vandaag nog met ons over uw aanpassingsbehoeften en PCB!